一种既能降温又能保暖的双模式纤维织物

近日，南京林业大学研究团队报道了一种既可降温又可保暖的双模式热管理纤维织物。该织物由偏氟乙烯－六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）和聚吡咯（PPy）两种有机聚合物组成，制备工艺简单并可实现大规模生产。

相关研究将静电纺丝工艺和原位氧化聚合相结合，首先，利用静电纺丝工艺制备具有开放多孔结构的PVDF-HFP纤维膜；然后在PVDF-HFP纤维膜的一面先后喷涂Fe3+溶液和吡咯溶液，经氧化聚合后生成PPy，即可获得双模式热管理纤维织物。观察纤维膜的微观结构可以看出，PVDF-HFP面的纤维结构较为疏松，呈高度开放的三维多孔网络；而PPy面则呈现相对紧密的纤维结构，且纤维直径均有所增大。

微观结构的差异导致纤维膜两侧的光学性质相差甚远。PVDF-HFP面的太阳光吸收率很低，可通过米氏散射作用高效地反射大部分太阳光；同时，由于其中存在—CF2和—CF3等基团，具有较高的中红外发射率。而PPy面由于高度开放的多孔结构受到破坏，对太阳光的吸收率较高。应用双模式纤维膜的理论对制冷功率和理论加热功率进行计算，结果表明纤维膜的理论制冷功率可以达到83 W/m2，而理论加热功率则高达873 W/m2。

为验证该织物在室外环境中的热舒适效果，研究人员进行了相关测试。结果表明，在850 W/m2的太阳光照强度下，纤维膜的PVDF-HFP面可以实现4.5℃左右的降温效果，而PPy面可以实现35.8℃左右的加热效果。进一步将该织物覆盖在人体皮肤表面，分别于冬季的阴天和晴天测试其室外人体热管理性能。结果表明，双模式纤维膜呈现出优异的辐射制冷和保暖效果。

相关研究为双模式热管理材料的发展提供了新思路，除应用于人体热管理外，未来还有望应用于建筑节能、户外精密仪器保护等领域。研究成果以“An Easy-to-Prepare Flexible Dual-Mode Fiber Membrane for Daytime Outdoor Thermal Management”为题发表在Advanced Fiber Materials上。